KR100769175B1 - 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, C/F 기판(칼라필터 기판, 제2기판)을 위로 두고 합착할 경우, TFT 기판(제1기판)을 준비하는 단계와, 상기 TFT 기판에 스페이서를 산포하는 단계와, 상기 TFT 기판에 스페이서를 산포하고 액정을 적하 방식으로 형성하는 단계와, C/F 기판을 준비하는 단계와, 상기 C/F 기판에 액티브 영역 바깥 부분에 UV 및 열경화형 시일재를 외곽 B/M을 시일재 선폭만큼 줄이고 도포하는 단계와, 상기 두기판을 합착하는 단계와, 상기 C/F 기판 전면에 패턴된 마스크를 설치하는 단계와, 상기 C/F 기판 전면에 광을 조사하고 가열하여 시일재를 UV 및 열경화시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법이다. 또한, 양기판을 합착한 후 액정을 진공 주입하는 경우도 포함한다.
그리고, TFT 기판을 위로 두고 합착한 경우, C/F 기판을 준비하는 단계와, 상기 C/F 기판에 스페이서를 산포하는 단계와, 상기 스페이서가 산포된 C/F 기판에 액정을 적하 방식으로 형성하는 단계와, TFT 기판을 준비하는 단계와, 상기 TFT 기판의 액티브 영역 바깥 부분에 UV 및 열경화형 시일재를 빛샘 방지용 메탈 패턴에 홈을 파고 그 위에 도포하는 단계와, 상기 두 기판을 합착하는 단계와, 상기 TFT 기판 전면에 패턴된 마스크를 설치하는 단계와, 상기 TFT 기판 전면에 광을 조사하고 가열하여 시일재를 UV 및 열경화시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법이다. 또한, 양기판을 합착한 후 액정을 진공 주입하는 경우도 포함한다.
Figure 112001027736448-pat00001
UV 시일재, 블랙매트릭스, 금속 패턴

Description

액정표시소자의 제조방법{Method For Manufacturing A Liquid Crystal Display Device}
도 1은 종래 기술에 의한 C/F 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 평면도.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 의한 C/F 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 제조 공정도.
도 3은 종래 기술에 의한 TFT 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 평면도.
도 4a 내지 도 4d는 종래 기술에 의한 TFT 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 제조 공정도.
도 5는 본 발명에 의한 C/F 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 평면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 의한 C/F 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 제조 공정도.
도 7a는 본 발명의 실시예 1에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 평면도.
도 7b는 본 발명의 실시예 2에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착 한 액정표시소자의 평면도.
도 7c는 본 발명의 실시예 3에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 평면도.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 제조 공정도.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 의한 C/F 기판을 위로 두고 합착한 후 액정을 진공 주입한 액정표시소자의 제조 공정도.
도 10a 내지 도 10h는 본 발명에 의한 액정 적하 공정도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
300 : 제 1기판 301 : 제 1배향막
302 : 스페이서 303 : 액정
303a : 액정층 310 : UV 및 열경화형 시일재
320 : 액티브 영역 330 : 블랙매트릭스
340 : 금속 패턴 341, 342, 343 : 금속을 파낸 부분(홈)
345 : 최외각 금속 350 : 제 2기판
351 : 제 2배향막 370 : 핫 프레스
본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 UV 및 열경화형 시 일재를 사용하며 액정을 적하하거나 진공 주입하는 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 정보의 양이 많아짐에 따라 그 정보를 표현하는 디스플레이의 성능에 대한 요구가 많아진다. 그 요구는 경박 단소이고, 대화면이고, 풀칼라구현이 가능하고, 저전압 구동이 가능하고, 역동적인 화면이 표현될 수 있는 디스플레이를 말한다.
그 중, LCD는 경박 단소이고, 풀 칼라 구현이 가능하고, 낮은 구동 전압을 필요로 한다. LCD는 시계, 모니터, 노트북, 계산기 화면에서 개인 휴대 단말기, 항공기용 모니터, TV등으로 응용 범위를 넓혀 왔다.
여기서, 표시 소자로서 쓰이는 액정은 양기판을 열경화형 시일재로 합착한 후 진공 주입하는 방법을 사용하여 왔다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 액정표시소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 의한 C/F 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 평면도이고, 도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 의한 C/F 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 제조 공정도이고, 도 3은 종래 기술에 의한 TFT 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 평면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 종래 기술에 의한 TFT 기판을 위로 두고 합착한 액정표시소자의 제조 공정도이다.
여기서, 도 1은 C/F 기판(칼라필터 기판, 제 2기판)을 위로 두고 열경화형 시일재를 사용하고, 기존의 Hot press 장비로 합착한 경우이고, 도 3은 TFT 기판( 제 1기판)을 위로 두고 열경화형 시일재를 사용하고, 기존의 Hot press 장비로 합착한 경우이다.
도 1과 같이, TFT가 형성되고 스페이서가 산포된 제 1기판(100)을 아래에 놓고, 그 위에 칼라필터 패턴이 형성되고 액티브 영역(120) 외부의 외곽 블랙매트릭스(130) 부분에 열경화형 시일재(110)가 도포된 제 2기판(150)을 올려 놓는다. 그런 다음, 열을 가하여 열경화형 시일재(110)를 경화시킨다. 그리고, 패널 합착후 진공 주입 방법으로 액정을 주입한다. 여기서, 도면 부호 110은 열경화형 시일재로서 제 2기판 아래에 도포된 것을 나타낸 것이다. 이 방법은 모니터와 같이 패널 외곽의 블랙매트릭스(130) 선폭이 클 경우에 사용한다.
도 2a와 같이, 액티브 영역(Active Area, 120)이 정의된 TFT가 형성된 제 1기판(100) 상부에 제 1배향막(101)을 형성하고, 액티브 영역(120)이 정의된 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(150) 상부에 제 2배향막(151)을 형성한다.
여기서, 상기 액티브 영역(120)에 상응하는 제 1기판(TFT 기판, 100)상에는 복수개의 박막트랜지스터 및 화소 전극이 형성되고, 제 2기판(칼라필터 기판, 150)상에는 복수개의 칼라필터 패턴 및 블랙매트릭스 그리고 공통 전극이 형성된다.
그리고 도 2b와 같이, 제 1배향막(101) 상부에 스페이서(102)를 산포하고, 제 2배향막(151) 상부에 시일재로서 열경화형 시일재(110)를 도포한다. 상기 열경화형 시일재(110)는 상기 스페이서(102)의 외곽에 도포한다. 상기 블랙매트릭스(130)의 선폭이 넓으므로 열경화형 시일재(110)를 넓게 도포한다.
도 2c는 제 2배향막(151)이 형성된 제 2기판(C/F 기판, 150)을 제 1배향막(101)이 형성된 제 1기판(100) 상부에 합착하고, 경화시키는 도면이다. 상기 열경화형 시일재(110)는 기존의 합착 장비인 핫 프레스(Hot Press, 170)에서 140℃, 1시간 동안 열경화된다.
도 2d는 액정 패널을 열경화형 시일재(110)로 경화시켜 합착하고, 액정(103a)을 진공 주입한 도면이다. 액정(103a) 주입은 챔버 내에서 LCD 패널의 내부와 외부와의 압력 차이를 이용하는 진공 주입법을 사용한다. 상기 액정(103a) 주입을 위한 액정 주입구는 액정(103a) 주입이 완료된 후 봉지된다. 상기 액정층은 상기 제 1, 제 2기판(100,150)을 합착한 후 이루어진다.
그리고, 도 3과 같이, 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(도면에는 제 1기판에 의해 가려져 보이지 않음)이 아래에 위치하고, 제 2기판 상부에 스페이서가 산포되고, TFT가 형성된 제 1기판(100)을 위에 놓고 합착한다. 상기 제 1기판(100)의 액티브 영역(120) 외부의 금속 패턴(140) 부분에 열경화형 시일재(110)가 도포된다. 그런 다음, 열을 가하여 열경화형 시일재(110)를 핫 프레스에서 열경화시킨다. 도면 부호 110은 열경화형 시일재(110)로서 제 1기판(100) 상부에 도포된 것을 나타낸 것이다. 이 방법은 노트북과 같이 패널의 블랙매트릭스의 선폭이 좁을 경우에 사용한다.
도 4a와 같이, 액티브 영역(Active Area, 120)이 정의된 TFT가 형성된 제 1기판(100) 상부에 제 1배향막(101)을 형성하고, 액티브 영역(120)이 정의된 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(150) 상부에 제 2배향막(151)을 형성한다.
여기서, 상기 액티브 영역(120)에 상응하는 제 1기판(TFT 기판, 100)상에는 복수개의 박막트랜지스터 및 화소 전극이 형성되고, 제 2기판(칼라필터 기판, 150)상에는 복수개의 칼라필터 패턴 및 블랙매트릭스 그리고 공통 전극이 형성된다.
그리고 도 4b와 같이, 제 1배향막(101) 상부에 시일재로서 열경화형 시일재(110)를 도포하고, 제 2배향막(151) 상부에 스페이서(102)를 산포한다. 제 1배향막(101) 상부의 상기 열경화형 시일재(110)는 상기 스페이서(102)의 외곽에 도포한다. 여기서는 블랙매트릭스(도면에 표시 하지 않음)의 선폭이 좁으므로 열경화형 시일재(110)를 좁게 도포한다.
도 4c는 제 1배향막(101)이 형성된 제 1기판(TFT 기판, 100)을 제 2배향막(151)이 형성된 제 2기판(150) 상부에 합착하고, 경화시키는 도면이다. 상기 열경화형 시일재(110)는 기존의 합착 장비인 핫 프레스(Hot Press, 170)에서 140℃, 1시간 동안 열경화된다.
도 4d는 액정 패널을 열경화형 시일재(110)로 경화시켜 합착하고, 액정(103a)을 진공 주입한 도면이다. 상기 액정(103a) 주입은 챔버내에서 LCD 패널의 내부와 외부와의 압력 차이를 이용하는 진공 주입법을 사용한다. 상기 액정(103a) 주입을 위한 액정 주입구는 액정(103a) 주입이 완료된 후 봉지된다. 상기 액정층은 상기 제 1, 제 2기판(100,150)을 합착한 후 이루어진다.
상기 두 경우의 문제점은 패널의 크기가 증가함에 따라 액정 주입 시간이 너무 많이 걸리고 주입 부족으로 인한 불량이 다수 발생할 수 있다는 것이다. 그리고, 시일재는 경화시 열팽창을 초래하게 되고, 열경화형 시일재가 경화되는 동안 경화되지 않은 열경화형 시일재가 흘러나와 액정을 오염시키는 얼룩이 생긴다.
여기서, 열경화형 시일재는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지등이 있다. 현재 에폭시 수지를 가장 많이 사용하므로 에폭시 수지의 경우를 예로 들어 설명 하면 다음과 같다. 상기 에폭시 수지는 에폭시 링이 경화제인 아민, 아마이드 등에 의해 열리고, 이 열린 링이 반응 사이트가 되어 다른 에폭시 링을 연쇄적으로 열어 고분자 사슬을 만든다. 이것을 경화라고 한다. 상기 에폭시 수지는 실온에서 즉시 반응하는 상온 경화형에서 120~140℃의 열을 주면 30분에서 1시간 사이에 경화되는 열경화형이 있다. 상기 반응을 완결시키기 위해 열을 주는 방법이 많이 사용된다. 경화된 에폭시 화합물은 양 유리 기판을 잘 접착시킨다. 그리고 경화된 에폭시 화합물은 지지력이 뛰어나고 딱딱하다.
이때, 에폭시 수지는 완전 경화가 되기 전에 흘러나와 액정을 오염시켜 얼룩을 만든다. 완전 경화를 시키려면 250℃ 정도에서 2~3시간 가열하여야 하므로 종래의 열경화형 시일재를 경화시키는 방법은 간단하나 불량률이 높아진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 제 2기판(C/F 기판)을 위로 두고 합착할 경우, 시일재를 열경화형 시일재에서 UV 및 열경화형 시일재로 사용하고, 제 2기판의 외곽 블랙매트릭스를 시일재의 선폭 만큼 줄이고 UV 및 열경화형 시일재를 경화시키고, 제 1기판(TFT 기판)을 위로 두고 합착할 경우, 시일재를 열경화형 시일재에서 UV 및 열경화형 시일재로 사용하고, 제 1기판의 액티브 영역 외부에서 빛샘을 방지하고자 삽입한 금속 패턴에 홈을 파서 광이 잘 조사되도록 하여 UV 및 열경화형 시일재를 경화시키는 액정표시소자의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은, 제 2기판(C/F 기판, 칼라필터 기판)을 위로 두고 합착할 경우, 제 1기판(TFT 기판)을 준비하는 단계와, 상기 제 1기판에 스페이서를 산포하는 단계와, 스페이서를 산포한 상기 제 1기판에 액정을 적하 방식으로 형성하는 단계와, 그리고, 제 2기판(C/F 기판)을 준비하는 단계와, 상기 제 2기판의 액티브 영역 바깥 부분에 UV 및 열경화형 시일재를, 외곽 블랙매트릭스를 시일재 선폭만큼 줄이고 도포하는 단계와, 상기 두 기판을 합착하는 단계와, 상기 C/F 기판 전면에 패턴된 마스크를 설치하는 단계와, 상기 제 2기판 전면에 광을 조사하고 가열하여 시일재를 UV 및 열경화시키는 단계로 구성됨을 특징으로 한다. 또한, 양기판을 합착한 후 액정을 진공 주입하는 경우도 포함한다.
그리고, 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 제 1기판(TFT 기판)을 위로 두고 합착한 경우, 제 2기판을 준비하는 단계와, 상기 제 2기판에 스페이서를 산포하는 단계와, 상기 스페이서가 산포된 제 2기판에 액정을 적하 방식으로 형성하는 단계와, 그리고, 제 1기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1기판의 액티브 영역 바깥 부분에 UV 및 열경화형 시일재를 빛샘 방지용 메탈 패턴에 홈을 파고 그 위에 도포하는 단계와, 상기 두 기판을 합착하는 단계와, 상기 제 1기판 전면에 패턴된 마스크를 설치하는 단계와, 상기 제 1기판 전면에 광을 조사하고 가열하여 시일재를 UV 및 열경화시키는 단계로 구성됨을 특징으로 한다. 또한, 양기판을 합착한 후 액정을 진공 주입하는 경우도 포함한다.
LCD가 대화면으로 감에 따라 액정 형성 시간을 단축하기 위하여 액정을 양 기판 합착후 진공 주입하는 방법이 아닌 액정을 적하한 후 합착하는 방법이 필요하고 이 액정 적하 방법에서는 경화 시간을 줄이고 열팽창을 줄일 수 있는 시일재로 UV 및 열경화형 시일재를 사용하므로 경화시키기 위해 광을 먼저 조사하여야 한다.
또한, 광에 의해 경화되려면 시일재가 노출되어야 한다.
여기서, UV 및 열경화형 시일재에 관해 상세히 설명하면 다음과 같다. 종래의 열경화형 시일재의 단점을 개선하기 위하여 UV경화형 시일재를 사용할 때 경화 시간은 수초~ 수십초로 경화되므로 UV경화형 시일재가 흘러나와 액정을 오염시켜 얼룩이 생기는 문제는 해결된다. 그러나 UV경화형 시일재는 경화시 수축되는 단점이 있다. 양 기판에 대한 접착력은 좋으나 시간이 지남에 따라 수축에 의해 떨어져 액티브 영역(Active Area)내의 액정이 오염될 수 있다.
여기서, UV 경화형 시일재는 에폭시 아크릴레이트 수지, 우레탄 아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 아크릴레이트등 아크릴레이트 작용기를 갖는 수지들을 말한다. 상기 에폭시 아크릴레이트는 경화되면 딱딱하고, 상기 우레탄 아크릴레이트는 경화되면 부드럽다. 모두 UV 경화제와 반응하여 고분자를 만들고 역시 경화된다고 말한다. 상기 UV 경화제는 자외선을 조사 받으면 활성 라디칼을 형성하고 이 라디칼이 아크릴레이트 작용기의 이중 결합과 반응하여 아크릴레이트를 라디칼화한다. 이 활성 아크릴레이트 라디칼은 다른 아크릴레이트의 이중 결합과 반응하여 고분자화하고 이것을 광경화라고 한다.
반면, UV 경화형 시일재는 경화시 수축되는 단점이 있다. 그리고 광을 조사받지 못하는 심부나 불투명한 매개체 부분의 시일재는 경화되지 않는다. 따라서, 후속 공정으로 열경화하여 UV 경화형 시일재의 단점을 보완해야 한다.
그러므로, 열경화와 UV경화의 각 장점을 살린 UV 및 열경화형 시일재가 필요하다. 즉, UV 경화형 시일재와 열경화형 시일재를 어느 비율로 혼합하고, 각 경화제를 잘 혼합하여(서로 반응하지 않는 수지들과 경화제들 사용) 투명한 일액형 시일재를 제조한다.
이 일액형 UV 및 열경화형 시일재는 UV에 의해 빠른 시간내 경화되고 곧 120~140℃로 1시간 가열하여 UV 및 열경화형 시일재를 열경화시키면 대화면의 액정디스플레이 패널을 제조하는 데 용이하게 사용할 수 있다.
그리고, 열경화형 시일재에 의해 접착력이 보강되고, UV경화형 시일재에 의해 빠른 시간내 접착이 이루어져 새로운 액정 형성 방법인 액정 적하 공정에 응용하는 것이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 C/F 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 평면도이고, 도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 의한 C/F 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 제조 공정도이고, 도 7a는 본 발명의 실시예 1에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 실시예 2에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시 소자의 평면도이고, 도 7c는 본 발명의 실시예 3에 의한 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 평면도이고, 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3에 공통된 것으로 TFT 기판을 위로 두고 액정을 적하 합착한 액정표시소자의 제조 공정도이다.
여기서, 도 5는 C/F 기판(칼라필터 기판, 제 2기판)을 위로 두고 UV 및 열경화형 시일재를 사용하고, 액정 적하하고 합착 후 UV 조사에 의해 광경화되고 곧 핫 프레스에서 열경화되는 경우이고, 도 7a, 도 7b, 도 7c는 TFT 기판(제 1기판)을 위로 두고 UV 및 열경화형 시일재를 사용하고, 액정 적하하고 합착 후 UV 조사에 의해 광경화되고 곧 핫 프레스에서 열경화되는 경우이다.
도 5와 같이, TFT가 형성되고 스페이서가 산포된 제 1기판(300)을 아래에 놓고 액정을 적하 방식으로 형성한다. 그 위에 칼라필터 패턴이 형성되고 액티브 영역(320)의 외곽 블랙매트릭스(330) 부분을 줄여 UV 및 열경화형 시일재(310)가 도포된 제 2기판(350)을 올려 놓는다. 그런 다음, UV를 조사하여 UV 및 열경화형 시일재(310)를 경화시킨다. 그리고, 액정 적하 방식으로 액정층을 형성한 후 패널을 합착한다. 여기서, 도면 부호 310은 UV 및 열경화형 시일재로서 제 2기판 아래에 도포된 것을 나타낸 것이다. 이 방법은 모니터와 같이 패널의 외곽 블랙매트릭스(도면에 표시하지 않음)의 선폭이 클 경우에 사용한다.
도 6a와 같이, 액티브 영역(Active Area, 320)이 정의된 TFT가 형성된 제 1기판(300) 상부에 제 1배향막(301)을 형성하고, 액티브 영역(320)이 정의된 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(350) 상부에 제 2배향막(351)을 형성한다.
여기서, 상기 액티브 영역(320)에 상응하는 제 1기판(TFT 기판, 300)상에는 복수개의 박막트랜지스터 및 화소 전극이 형성되고, 제 2기판(칼라필터 기판, 350)상에는 복수개의 칼라필터 패턴 및 블랙매트릭스 그리고 공통 전극이 형성된다.
그리고 도 6b와 같이, 제 1배향막(301) 상부에 스페이서(302)를 산포하고, 제 2배향막(351) 상부에 시일재로서 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포한다. 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 상기 스페이서(302)의 외곽에 도포한다. 상기 블랙매트릭스(도면에 표시하지 않음)의 선폭이 넓으므로 UV 및 열경화형 시일재(310)를 넓게 도포한다.
도 6c는 상기 스페이서(302)가 산포된 제 1배향막(301) 상부에 적하 방식으로 액정(303)을 형성한다. 여기서, 적하 방식이란 액정을 주입하는 것이 아니라 도 6c와 같이 상기 스페이서를 산포한 기판에 액정(303)을 적하(떨어뜨리는 것)하는 공정이다. 이때, 액정 적하 방법은 기판을 평탄하게 배치하고, 액정을 떨어뜨려 액정을 산포하므로, 액정 형성 시간이 많이 줄어들고, 대화면에서의 주입량 부족의 문제가 생기지 않는다.
도 6d는 제 2배향막(351)이 형성된 제 2기판(C/F 기판, 350)을 제 1배향막(301)이 형성된 제 1기판(300) 상부에 합착시키는 도면이다.
도 6e는 양 기판을 합착한 후 UV 경화시키는 도면이다. 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 UV 조사장치에서 광경화된다. 상기 광조사는 상기 제 1기판(300) 아래에서도 조사 가능하다.
도 6f는 광경화된 양기판을 곧 기존의 합착 장비인 핫 프레스(Hot Press, 370)에서 140℃, 1시간 동안 열경화시킨다.
그리고, 도 7a는 본 발명의 실시예 1로, 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(도면에는 제 1기판에 의해 가려져 보이지 않음)이 아래에 위치하고, 제 2기판 상부에 스페이서가 산포되고 액정이 적하 방식으로 형성되고, TFT가 형성된 제 1기판(300)을 위에 놓고 합착한다. 제 1기판(300)의 액티브 영역(320) 외부의 외곽 금속 패턴(340) 부분에 UV 및 열경화형 시일재(310)가 도포된다. 그런 다음, UV 및 열을 가하여 UV 및 열경화형 시일재(310)를 경화시킨다. 도면 부호 310은 UV 및 열경화형 시일재(310)로서 제 1기판(300) 상부에 도포된 것을 나타낸 것이다. 이 방법은 노트북과 같이 패널의 블랙매트릭스의 선폭이 좁을 경우에 사용한다.
확대된 도면은 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포하기 전의 TFT를 확대한 것이다. 최외곽 금속(345) 내부에 UV 및 열경화형 시일재(310)가 자외선에 노출되도록 금속을 수평, 수직의 직사각형 모양으로 파내었다(341). 도면에 나타낸 것과 같이 금속을 파낸 부분(341) 중앙에 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포하면 도면 부호 340의 금속 패턴이 형성된다.
여기서, 최외곽 금속(345)은 도 7a에 도시된 바와 같이, 액티브 영역(320)의 4변 중 2변을 둘러싸도록 형성된다.
도 7b는 본 발명의 실시예 2에 의한 도면으로 도 7a와 동일하나 최외곽 금속(345) 내부에 UV 및 열경화형 시일재(310)가 자외선에 노출되도록 금속을 수평, 수직으로 길게 연결하며 파내었다(342). 좌우 금속을 파낸 부분(342) 중앙에 UV 및 열경화 시일재(310)를 도포하면 상기 시일재(310)는 자외선에 잘 노출된다. 도면에서처럼 도면 부호 340의 금속 패턴이 형성된다.
도 7c는 본 발명의 실시예 3에 의한 도면으로 도 7a, 도 7b와 동일하나 최외 곽 금속(345) 내부에 UV 및 열경화형 시일재(310)가 자외선에 노출되도록 금속을 원형으로 파내었다(343). 확대된 부분은 상기 시일재(310)을 도포하지 않은 것이고 금속을 파낸 부분(343) 중앙에 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포하면 도면 부호 340의 금속 패턴이 형성된다.
상기 금속은 TFT의 게이트 전극을 형성하는 금속이면 어느 물질이나 가능하다. 예를 들면, Al, Cr, Mo, Cu, Nd, Al합금 등이다.
도 7a, 7b, 7c는 모두 액정 적하 방식으로 액정표시소자를 제조하는 경우이다.
도 8a와 같이, 액티브 영역(Active Area, 320)이 정의된 TFT가 형성된 제 1기판(300) 상부에 제 1배향막(301)을 형성하고, 액티브 영역(320)이 정의된 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(350) 상부에 제 2배향막(351)을 형성한다.
여기서, 상기 액티브 영역(320)에 상응하는 제 1기판(TFT 기판, 300)상에는 복수개의 박막트랜지스터 및 화소 전극이 형성되고, 제 2기판(칼라필터 기판, 350)상에는 복수개의 칼라필터 패턴 및 블랙매트릭스 그리고 공통 전극이 형성된다.
그리고 도 8b와 같이, 제 1배향막(301) 상부에 시일재로서 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포하고, 제 2배향막(351) 상부에 스페이서(302)를 산포한다. 제 1배향막(301) 상부의 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 상기 스페이서(302)의 외곽에 도포한다. 블랙매트릭스(도면에 표시 하지 않음)의 선폭이 좁으므로 열경화형 시일재(310)를 좁게 도포한다. 상기 패드 반대쪽 외곽 금속 패턴(340) 부분에 도 7a(실시예 1포함), 도 7b(실시예 2포함), 도 7c(실시예 3포함)와 같이 금속을 파내 고 그 중앙에 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포한다. 홈이 약 0.1㎛ 폭이므로 중앙 부분에 도포한 UV 및 열경화형 시일재(310)는 흘러 내리지 않는다.
도 8c와 같이, 상기 스페이서(302)를 산포한 제 2배향막 상부에 액정(303)을 적하 방식으로 형성한다.
도 8d는 제 1배향막(301)이 형성된 제 1기판(TFT 기판, 300)을 제 2배향막(351)이 형성된 제 2기판(350) 상부에 합착하는 도면이다.
도 8e는 합착한 양기판의 시일재를 광경화시키는 도면이다. 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 UV 조사 장치에서 광경화된다. UV 및 열경화형 시일재(310)를 시일재로 사용하므로, 게이트와 소오스 패드쪽의 UV 및 열경화형 시일재(310)는 패드 라우팅된 금속 배선사이로 광에 노출되어 있어서 경화되는 데 문제가 없고 패드 반대쪽도 외곽 금속 패턴내부에 금속을 파내어 하부를 노출시키므로 UV 및 열경화형 시일재(310)가 경화되는 데 문제가 없다. 즉, 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 게이트와 소오스 패드 부분에 노출되어 있고, 패드 반대쪽은 외곽 금속 패턴(340)에 금속을 파내고, 그 위에 도포되어 노출시킨다. 양 기판을 합착하고 광을 제 1기판(300)을 통해 조사한다. 외곽 블랙매트릭스와 UV 및 열경화형 시일재(310)가 분리되어 형성되므로 제 1기판(300)을 통해 광을 조사 받아 UV 및 열경화형 시일재(310)가 경화된다. 상기 광조사는 상기 제 2기판(350) 아래에서도 조사 가능하다.
도 8f는 광경화된 양기판을 기존의 합착 장비인 핫 프레스(Hot Press, 370)에서 140℃, 1시간 동안 열경화시키는 도면이다. 상기 UV 및 열경화형 시일재(310) 를 열경화로 마무리짓는다.
그리고, 본 발명의 또 다른 예로 UV 및 열경화형 시일재로 양기판을 합착한 후 액정을 진공 주입하는 경우이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정 진공 주입 공정의 액정표시소자의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 의한 액정을 진공 주입한 액정표시소자의 제조 공정도이다.
위 공정은 C/F 기판을 위로 두고 합착한 실시예와, 본 발명의 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3에 공통된 것으로 TFT 기판을 위로 두고 합착한 실시예에도 적용 가능하다.
도 9a와 같이, 액티브 영역(Active Area, 320)이 정의된 TFT가 형성된 제 1기판(300) 상부에 제 1배향막(301)을 형성하고, 액티브 영역(320)이 정의된 칼라필터 패턴이 형성된 제 2기판(350) 상부에 제 2배향막(351)을 형성한다.
여기서, 상기 액티브 영역(320)에 상응하는 제 1기판(TFT 기판, 300)상에는 복수개의 박막트랜지스터 및 화소 전극이 형성되고, 제 2기판(칼라필터 기판, 350)상에는 복수개의 칼라필터 패턴 및 블랙매트릭스 그리고 공통 전극이 형성된다.
그리고 도 9b와 같이, 제 1배향막(301) 상부에 스페이서(302)를 산포하고, 제 2배향막(351) 상부에 시일재로서 UV 및 열경화형 시일재(310)를 도포한다. 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 상기 스페이서(302)의 외곽에 도포한다. 블랙매트릭스(도면에 표시하지 않음)의 선폭이 넓으므로 UV 및 열경화형 시일재(310)를 넓게 도포한다.
도 9c는 제 2배향막(351)이 형성된 제 2기판(C/F 기판, 350)을 제 1배향막(301)이 형성된 제 1기판(300) 상부에 합착시킨 후 UV 경화시키는 도면이다. 상기 UV 및 열경화형 시일재(310)는 UV 조사장치에서 광경화된다.
도 9d는 광경화된 양기판을 곧 기존의 합착 장비인 핫 프레스(Hot Press, 370)에서 140℃, 1시간 동안 열경화시킨다.
도 9e는 합착된 양기판(300,350)에 액정(303a)을 진공 주입 방법으로 형성한다. 상기 액정(303a) 주입은 챔버내에서 LCD 패널의 내부와 외부와의 압력 차이를 이용하는 진공 주입법을 사용한다. 상기 액정(303a) 주입을 위한 액정 주입구는 액정(303a) 주입이 완료된 후 봉지된다.
마지막으로, 본 발명의 액정 적하 공정을 상세히 설명하겠다. 도 10a 내지 도 10h는 본 발명의 액정 적하 공정을 이용하고 양기판을 합착하는 도면이다.
도 10a는 제 1기판(400)에 Ag(401)를 일정하게 도포하는 도면이다. 여기서, Ag(401)는 이 후, UV 및 열경화형 시일재와 접촉하게 된다.
도 10b는 제 2기판(450)에 UV 및 열경화형 시일재(410)를 도포하는 도면이다.
도 10c는 상기 제 2기판(450)의 상기 UV 및 열경화형 시일재(410)가 도포된 곳 내부에 정량이 제어된 액정(403)을 적하하는 도면이다.
도 10d는 진공 제어가 가능한 합착기 내에서 상기 제 1기판(400)을 위로 두고 상기 두 기판을 합착하려는 도면이다. 상기 제 1기판은 Z축 방향(상하 방향)으 로 이동할 수 있는 합착기의 상부 스테이지(460)에 고정된다. 제 2기판(450)의 상기 UV 및 열경화형 시일재(410)의 바깥 부분에 상기 Ag(401)가 배치된다. 상기 제 2기판(450)은 XY축 방향(좌우 방향)으로 이동할 수 있는 합착기의 하부 스테이지(470)에 고정된다.
도 10e는 상기 상부 스테이지(460)와 하부 스테이지(470)를 얼라인한 후 합착기의 진공도를 정해진 진공도에 도달시켜 양기판(400,450)을 합착하는 도면이다.
도 10f와 같이, 합착기의 진공도를 정해진 진공도에 도달시켜 양기판(400,450)을 합착한 후 제 1차 갭(gap)을 형성하여 대기압에 배출시킨다. 상기 제 1차 갭은 약 15㎛가 된다.
도 10g와 같이, 합착하여 상기 1차 갭이 형성된 양기판(400,450)을 대기압에 배출한다. 대기압에 배출된 양기판(400,450)은 패널 내부의 압력과 대기압의 압력차에 의한 압력을 받아 제 2차 갭(gap)이 형성된다. 상기 제 2차 갭은 약 5㎛가 된다.
그리고, 도 10h와 같이, 양기판(400,450)을 투명한 석영 스테이지(480)에 올려 놓고 상기 제 2기판(450) 하부에서 UV를 조사하여 상기 UV 및 열경화형 시일재(410)를 광경화한다. 이후 핫 프레스에서 상기 UV 및 열경화형 시일재(410)를 열경화하여 마무리 짓는다(도면에 표시하지 않음). 상기 UV 조사는 제 1기판(400) 상부에서 할 수도 있다.
여기서, 상기 제 1기판(400)을 위로 두고 합착한 경우의 액정 적하 공정에 관한 설명은 제 2기판(450)을 위로 두고 합착하는 경우에도 적용될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, C/F 기판을 위로 두고 합착할 경우, C/F 기판의 외곽 블랙매트릭스를 시일재의 선폭 만큼 제거하였고, UV 및 열경화형 시일재를 사용하므로 크기가 큰 기판에 액정을 적하 방식으로 형성할 수 있어 공정 시간이 줄어들고, UV 및 열경화형 시일재로 경화시키므로 빠른 시간내에 경화가 이루어짐에 따라 시일재에 의해 액정이 오염되어 나타나는 얼룩이 발생하지 않는다.
둘째, TFT 기판을 위로 두고 합착한 경우, 빛샘 방지용 금속 패턴에 금속을 파서 노출시키고 그 노출된 부분에 짧은 시간내에 경화되는 UV 및 열경화형 시일재를 도포하여 사용하므로 양 기판 합착시 경화 시간이 매우 짧아 시일재가 액정을 오염시키지 않는다.
세째, 액정 형성을 적하 방식으로 함으로써 액정 형성 시간이 현저히 줄어드는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (26)

  1. 제 1기판과 제 2기판을 준비하는 단계와,
    상기 제 1기판위에 스페이서를 형성하는 단계와,
    상기 제 2기판위에 블랙매트릭스를 형성하는 단계와,
    상기 제 2기판위에 상기 블랙매트릭스의 폭보다 작은 폭을 갖는 광경화형 시일재를 형성하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광경화형 시일재에는 열경화형 시일재가 포함된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2기판을 합착한 후 광경화형 시일재를 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 광경화형 시일재를 경화하는 단계는 상기 제 2기판 전면에 패턴된 마스크를 배치하는 단계와,
    상기 마스크를 통하여 상기 제 2기판 전면에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 광조사한 후 상기 광경화형 시일재에 열을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2기판을 합착하는 단계는 상기 제 2기판을 위로 두고 합착하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1기판과 제 2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 액정층은 상기 제 1기판 위에 적하하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 액정층은 상기 제 1, 제 2기판을 합착하는 단계 후 진공 주입으로 형성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제 1기판과 제 2기판을 준비하는 단계와,
    상기 제 1기판의 액티브 영역 외곽부에 금속 패턴과 상기 금속 패턴을 관통하는 다수의 홀을 형성하는 단계와,
    상기 다수의 홀을 포함한 금속 패턴 위에 광경화형 시일재를 형성하는 단계와,
    상기 제 2기판 위에 스페이서를 형성하는 단계와,
    상기 제 1, 제 2기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 광경화형 시일재에는 열경화형 시일재가 포함된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 제 1, 제 2기판을 합착한 후 광경화형 시일재를 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 광경화형 시일재를 경화하는 단계는 상기 제 1기판 전면에 패턴된 마스크를 배치하는 단계와,
    상기 마스크를 통하여 상기 제 1기판 전면에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 광조사한 후 상기 광경화형 시일재에 열을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 제 1, 제 2기판을 합착하는 단계는 상기 제 1기판을 위로 두고 합착하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 금속 패턴의 홀은 상기 시일재에 수직으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 금속 패턴의 홀은 사각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 제 1기판과 제 2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 액정층은 상기 제 2기판 위에 적하하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 액정층은 상기 제 1, 제 2기판을 합착하는 단계 후 진공 주입으로 형성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  22. 삭제
  23. 제 1항에 있어서, 상기 광경화형 시일재는 상기 블랙매트릭스와 어긋나도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  24. 제 4항에 있어서, 상기 마스크는 상기 광경화형 시일재가 형성된 부분은 광을 투과하고 나머지 부분은 차광하는 마스크인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  25. 제 11항에 있어서, 상기 광경화형 시일재는 상기 금속 패턴의 홀이 형성된 부분을 지나도록 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  26. 제 14항에 있어서, 상기 마스크는 상기 광경화형 시일재가 형성된 부분은 광을 투과하고 나머지 부분은 차광하는 마스크인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0933933A (ja) * 1995-07-24 1997-02-07 Fujitsu Ltd 液晶表示パネル
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